Day - 8

Combustion (Yanma);

Yanma, özel bir kimyasal tepkime türüdür. Bu tepkimede, örneğin yanıcı bir hidrokarbon (yakıt) oksijenle (havadaki) birleşerek karbondioksit () ve su () üretir.

Bu tepkimenin gerçekleşmesi için, yakıt buharı ile oksijen karışımının belli bir yanıcı aralıkta olması ve tepkimeyi başlatmak için bir ateşleme kaynağına ihtiyaç vardır. Yanma süreci başladığında, bu kimyasal süreç boyunca genellikle ısı açığa çıkar ve tepkime bu sayede devam eder.

Aşağıda, metan gazının moleküler düzeydeki tam yanma tepkimesi gösterilmiştir:

Propanın tam yanma tepkimesi ise şöyledir:

The heat released when a gas burns can be expressed in two different ways. The higher heating value (HHV) calculates the total energy released, assuming that the combustion products are cooled back to the same conditions as the original fuel — meaning that the water vapour in the exhaust is condensed.

In contrast, the lower heating value (LHV) measures the heat released without condensing any of the water vapour formed during combustion.

The difference between HHV and LHV is usually around 10%, due to the significant amount of latent heat contained in the water vapour present in the exhaust gases.

Yanıcı bir gazın havada yanabilmesi için, karışımın belirli bir konsantrasyon aralığında (Yanıcı Aralık) olması gerekir. Bu aralık, gazın türüne göre farklılık gösterir.

Tanım: Yanıcı Aralık, "çok fakir" (LFL) ve "aşırı zengin" (UFL) bileşimleri arasındaki alandır. Gazların çoğu yanıcıdır, ancak yanıcı aralıkları (örneğin metan, bütan, etilen) birbirinden farklıdır.

Bir sıvının Parlama Noktası, o sıvının yüzeyinden yayılan buharın, ortamdaki havayla karışarak yanıcı bir karışım oluşturmaya yettiği en düşük sıcaklıktır.

• Sıvılaştırılmış gazlar (LPG, LNG) yüksek buhar basıncına sahiptirler. Bu nedenle, havaya kolayca yanıcı buhar yaydıkları için parlama noktaları (genellikle çok soğuk) oldukça düşüktür.

Bu, bir gaz/hava karışımının harici bir alev veya kıvılcıma gerek kalmadan kendiliğinden (spontane) tutuşacağı en düşük sıcaklıktır.

Flash Point vs Auto-Ignition Temperature

• Parlama Noktası: Tutuşmak için Dış Ateşleme Kaynağı (kıvılcım/alev) gerektirir. Yanıcılık sınıflandırmasında (Flammability Classification) temel alınan değer budur.
• Oto-ateşleme Sıcaklığı: Tutuşmak için Dış Kaynak GEREKMEZ. Boru veya sıcak yüzeylere gaz salınımı gibi özel risk durumlarında önemlidir.

Yanıcı karışımlar (alev, kıvılcım, elektrik arkı gibi) birçok kaynakla tutuşturulabilir.

• Hidrokarbon Buharları: Minimum ateşleme enerjileri çok düşüktür (tipik olarak 'den az). Görünür bir alev veya elektrik kıvılcımı bu enerjinin çok üzerindedir.
• LNG Buharları: Yaklaşık ile çok kolay tutuşur.
• Amonyak: Yaklaşık ile çok daha yüksek bir enerji gerektirir.

• Oluşumu: Sıvılaştırılmış gazlar borulardan hızla akarken, sürtünme nedeniyle statik elektrik yükü oluşur. Gazlar kötü iletken olduğundan, bu yük birikerek önemli bir voltaj oluşturabilir.
• Tehlike: Biriken bu yükün enerjisi, bir hidrokarbon gazını tutuşturmaya yeterli olabilir (milijoule seviyelerinde).
• Örnek: Saç fırçalarken oluşan statik elektrik de 'den fazladır.

Güvenlik Önlemleri:

1. Yanıcı Karışımlardan Kaçınmak: Kargo sistemi içinde her zaman yanıcı karışım oluşmasını engellemek.
2. Elektriksel Topraklama (Bonding): Geminin boru tesisatındaki bağlantı noktalarında elektriksel bağlama (bonding) kullanarak akım için topraklama yolu sağlamak.
3. İzolasyon Flanşı (Insulation Flange): Gemi ve kıyı sistemi arasındaki 'izolasyon flanşı', düşük voltaj akışını önlerken, yüksek voltajlı statik yüklerin güvenli bir şekilde toprağa geçmesini sağlar.

Açık havaya sıvılaştırılmış gaz sızarsa, hızla buharlaşarak rüzgâr yönünde dağılan bir buhar bulutu oluşturur.

Önemli Not: Bu buhar bulutu, hacminin yalnızca belirli bir bölümünde yanıcıdır (Şekil 2.20'de gösterildiği gibi). Bulutun yoğun gaz içeren merkezi aşırı zengin (yanmaz), kenarları ise çok fakir (yanmaz) olabilir. Yanıcı kısım, Alt Yanıcılık Sınırı (LFL) ile Üst Yanıcılık Sınırı (UFL) arasındadır.

Eğer sıvılaştırılmış gaz, 'A' noktasında kaçağa uğrarsa:

• B Bölgesi (Kaçak Yanı): Yanmaz durumdadır çünkü gaz konsantrasyonu aşırı zengindir (over rich). Oksijen miktarı yanma için çok düşüktür.
• D Bölgesi (Rüzgar Altı Uzak Nokta): Yanmaz durumdadır çünkü buhar konsantrasyonu çok düşüktür (too lean). Yanma için yeterli yakıt yoktur.
• C Bölgesi (Ara Nokta): Yanıcı Bölge buradadır. Bu, gaz konsantrasyonunun Alt Yanıcılık Sınırı (LFL) ile Üst Yanıcılık Sınırı (UFL) arasında olduğu tehlikeli aralıktır.